10.07.2002

Forschung Projekte

Untersuchungen zum horizontalen Gentransfer von Espen auf Pilze

(1998 – 2001) Universität Tübingen, Physiologische Ökologie der Pflanzen

Thema

Espen leben – wie viele andere Bäume auch – in enger Wechselbeziehung mit Bodenpilzen. Durch Kontakt der Pilzhyphen mit den Feinstwurzeln der Bäume wird ein Zusammenleben zu beiderseitigem Vorteil ermöglicht (Symbiose). Pilzhyphen dringen in die Zellzwischenräume der Wurzelzellen ein und geben aufgenommene Nährstoffe an den Baum weiter. Im Gegenzug entzieht der Pilzpartner der Pflanze Kohlenhydrate. Sterben Wurzelzellen ab, liegt die pflanzliche DNA frei vor und steht, zumindest theoretisch, für einen horizontalen Gentransfer in das Pilzgenom zur Verfügung. Am Beispiel der Espen soll die Wahrscheinlichkeit eines solchen Gentransfers von Pflanze auf Pilz untersucht werden.

Zusammenfassung

Ungefähr 35.000 Mykorrhizen von fünfzehn transgenen Espenklonen wurden auf einen möglichen Gentransfer von der Pflanze auf den Pilz untersucht. Unter optimierten Laborbedingungen konnte in keinem Fall ein solcher Gentransfer von transgenen Espen auf den Mykorrhizapilz A.muscaria beobachtet werden.

Die Analyse der Proben aus dem Freiland steht noch aus und wird in einem Nachfolgeprojekt weiter untersucht.

Versuchsbeschreibung

Als Modellsystem wurden transgene Espen verwendet, die ein Konstrukt aus einem leicht zu identifizierenden Markergen, in diesem Fall einer Herbizidtoleranz, unter der Kontrolle eines pilzlichen Promotors enthalten.

Der pilzliche Promoter erlaubt die Expression des Markergens im Pilz, falls es zu einem horizontalen Gentransfer von Pflanze auf Pilz kommen sollte. Als Pilzpartner wurde der außen an der Wurzel siedelnde Mykorrhiza-Pilz Amanita muscaria ausgewählt.

Labor- und Gewächshausuntersuchungen: Fünfzehn transformierte Espen wurden über Stecklinge vermehrt, so dass insgesamt 800 Pflanzen mit dem Mykorrhiza-Pilz infiziert werden konnten. Nach einer längeren gemeinsamen Kultivierung wurden Mykorrhiza-Proben von den Wurzeln entnommen und mittels PCR auf das Herbizidtoleranz-Gen untersucht.

Freilanduntersuchungen: Fünf transgene Espen-Klone wurden vegetativ vermehrt, so dass je Klon ca. 60 Pflanzen nach einer Kultivierung im Gewächshaus ins Freiland ausgepflanzt werden konnten. Die Freisetzung erfolgte 2000, eine erste Beprobung fand im Herbst 2001 statt, der sich Analysen zum horizontalen Gentransfer anschlossen.

Ergebnisse

Nach einer längeren gemeinsamen Kultivierung transgener Espen mit dem Mykorrhiza-Pilz unter optimierten Labor- und Gewächshausbedingungen wurden Mykorrhizaproben von den Wurzeln entnommen und mittels PCR auf das Herbizidtoleranzgen untersucht. Bei keinem der Pilze war jedoch das Herbizidtoleranz-Gen aus der Espe zu finden.

Die Untersuchungen werden in einem Nachfolgeprojekt fortgeführt. Hier steht für 2002 die Analyse der erstmalig 2001 beprobten Mykorrhiza an Wurzeln von Freilandespen an.